Лабораторные работы / 1 лаба (3)

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра ЭПУ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Компоненты электронной техники»

Тема: Исследование постоянных резисторов

Студенты гр.
Преподаватель		Грязнов А.Ю.

Санкт-Петербург

202*

Цель работы:

Ознакомление с системой маркировки, типами, классами точности и температурными зависимостями сопротивления линейных постоянных резисторов.

Основные сведения о постоянных резисторах:

Резистором называют элемент электронной аппаратуры, обладающий свойством активного электрического сопротивления. В зависимости от применяемых материалов, резисторы могут быть линейными и нелинейными, у которых сопротивление изменяется под воздействием тока или напряжения.

Основными параметрами постоянных резисторов являются номинальное сопротивление, допустимое отклонение, номинальная рассеиваемая мощность и температурный коэффициент сопротивления.

Значение сопротивления резистора обычно указывается на его корпусе. Маркировка резисторов выполняется различными способами, но наиболее часто используется запись трех- или четырехзначным числовым кодом.

Другой широко распространенной системой маркировки резисторов является цветовое кодирование. На резистор в этом случае наносят цветные кольца, которыми в случае четырех колец шифруют номинальное значение и допуск, а менее распространенная кодировка шестью кольцами кодирует также значение температурного коэффициента сопротивления (ТКС или α_R) (рис. 1.1). Сведения о соответствии цветов цифрам представлены в табл. 1.1.

Рис. 1.1. Маркировка цветовым кодом

Таблица 1.1

Сведения о соответствии цветов цифрам маркировки резисторов

Цвет кольца	Номинальное сопротивление, Ом				Допуск, %	ТКС, ppm/°С
	Первая цифра	Вторая цифра	Третья цифра	Множи-тель
Серебристый	–	–	–	10–2	±10	–
Золотистый	–	–	–	10–1	±5	–
Черный	–	0	–	1	–	200
Коричневый	1	1	1	10	±1	100
Красный	2	2	2	102	±2	50
Оранжевый	3	3	3	103	–	15
Желтый	4	4	4	104	–	25
Зеленый	5	5	5	105	±0,5	–
Голубой	6	6	6	106	±0,25	10
Фиолетовый	7	7	7	107	±0,1	5
Серый	8	8	8	108	±0,05	1
Белый	9	9	9	109	–	–

Температурный коэффициент сопротивления характеризует чувствительность сопротивления резистора к изменениям температуры. Температурный коэффициент сопротивления выражают в относительных единицах. Так как температурные изменения сопротивления резисторов очень малы, в справочниках α_R указывают в единицах миллионных долей относительного изменения сопротивления на градус Цельсия (10^–6/ °С). В настоящее время во многих справочниках вместо 10^–6 принято обозначение ppm (parts per million – «частей на миллион»). ТКС записывают в этом случае в ppm/ °С.

а)

б)

в)

Рис. 1.2. Схемы измерений: а) – для исследования температурных зависимостей постоянных резисторов, б) – для измерения сопротивлений резисторов, соединенных по схеме «треугольник», в) – для исследования ВАХ маломощного резистора.

Обработка результатов

1. Исследование температурного коэффициента сопротивления постоянных резисторов.

Таблица 1. Результаты исследования ТКС постоянных резисторов.

№	Тип резистора	Сопротивление, R, кОм				αR, ppm/ ˚С
		по маркировке	при 20˚С (комн.)	при +50˚С	при (71-75)˚С	Диапазон «20˚С – 50˚С»	Диапазон «50˚С – 75˚С»
1	Композитный	0,024	0,0254	0,0303	0,0278	6430	-3300
2	Углеродистый	22,6	22,3	22,3	22,3	0	0
3	Металло- пленочный	7,5	7,4	7,4	7,64	0	1297
4	Металло- оксидный	2,43	23,6	23,4	23,5	-285	171

1.2 Пример расчета ТКС:

1. Композитный резистор, нагрев от 20˚С до 50˚С:

2. Композитный резистор, нагрев от 50˚С до 75˚С:

1.3. Построим график зависимости сопротивления от температуры для всех исследованных резисторов:

Рис. 1. График температурных зависимостей постоянных резисторов

На графике (рис. 1) видно, что с ростом температуры сопротивление резисторов незначительно отклоняется от исходных значений, что соответствует характеристике постоянных резисторов.

2. Вычисление сопротивлений резисторов, соединенных по схеме «треугольник».

Таблица 1.3. Результаты измерения сопротивления резисторов.

R1-2, кОм	R2-3, кОм	R3-1, кОм
1,58	2,31	2,58

Для расчета сопротивления каждого из трех резисторов составляем следующую систему уравнений:

Используя программу, произведя замену: , получаем решение системы уравнений:

Рис. 2. Скриншот с сайта Wolfram Alpha

2.2. Определим вероятное значение каждого резистора при условии, что все резисторы относятся к одному номинальному ряду:

3. Исследование ВАХ маломощного резистора.

Таблица 2. Результаты исследования ВАХ маломощного резистора.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
	13,3	26,7	40	53,3	66,7	80	93,3	106,7	120	133,3	146,7	160	173,3
	13,1	26,2	39,2	53,1	62,9	75,4	90,8	105,3	119,5	134,9	158,9	175,9	194,4

3.1. Построим ВАХ маломощного резистора (теоретическая – по формуле Iт(U)=U/Rм и экспериментальная по данным таблицы).

Рис. 3. ВАХ маломощного резистора

На графике видно, что экспериментальные значения силы тока лишь немного отклоняются от теоретических значений. При значении напряжения 10 В наблюдается тепловой пробой, что ведет к изменению сопротивления. Из-за перегрева материал резистора изменил свои физические свойства, этим может быть обусловлен резкий скачок вверх графика, а последующее падение тока – с критическим ростом сопротивления при перегреве (выгорании), что и повлекло скорую гибель резистора.

Практический график отклоняется от теории из-за неспособности маломощного компонента рассеивать избыточное тепло, что нарушает линейную зависимость закона Ома.

Вывод:

В ходе лабораторной работы были исследованы температурные зависимости сопротивлений постоянных резисторов различных типов. Анализ графиков (рис. 1) подтверждает соответствие эксперимента теоретическим положениям: наблюдаемые отклонения сопротивлений незначительны и укладываются в пределы допустимых погрешностей.

Для резисторов, включённых по схеме «треугольник», была составлена и решена система трёх уравнений с тремя неизвестными. Решение получено с использованием программы Wolfram Alpha, а итоговые значения приведены в соответствие с номинальными рядами.

В процессе эксперимента исследована вольт-амперная характеристика маломощного резистора. Сравнение экспериментальной и теоретической ВАХ (рис. 3) показывает их согласованность. При напряжении 10 В зафиксирован тепловой пробой, приведший к выходу резистора из строя, что объясняется его ограниченной мощностью рассеяния.